ITUB20159183A1 - PLANT AND REGENERATIVE COMBUSTION METHOD WITH LOW-POWER CALORIFIED FUELS - Google Patents
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Description
IMPIANTO E METODO DI COMBUSTIONE RIGENERATIVA CON PLANT AND METHOD OF REGENERATIVE COMBUSTION WITH
COMBUSTIBILI A BASSO POTERE CALORIFICO LOW CALORIFIC POWER FUELS
La presente invenzione si riferisce ad un impianto e a un metodo di combustione rigenerativa con combustibili a basso potere calorifico. The present invention relates to a system and a method of regenerative combustion with low calorific value fuels.
Nell 'industria siderurgica, ad esempio nei forni di riscaldo industriali , avvengono processi ad alta temperatura, che richiedono combustibili ad alto potere calorifico per raggiungere la temperatura di processo, ove ad esempio tali temperature proprio nei forni giungono indicativamente fino a 1150°-1320°C. In the steel industry, for example in industrial heating furnaces, high temperature processes take place, which require high calorific value fuels to reach the process temperature, where for example these temperatures in the furnaces reach indicatively up to 1150 ° -1320 ° C.
Si deve peraltro fare presente che proprio per consentire agevoli variazioni delle guantità di produzione in tali attrezzature vengono usati risorse di energia costose guali possono essere fonti chimiche nobili come il gas naturale . It should also be noted that expensive energy resources are used precisely to allow easy variations in the production conditions in such equipment, such as noble chemical sources such as natural gas.
E' altrettanto noto che guest e grandi attrezzature consumano in maniera rilevante energia termica per il loro funzionamento . Per guesta ragione nell'industria siderurgica si cercano di sostituire fonti energetiche nobili , guali il gas naturale, con gas generati come sottoprodotti generati con altri apparati produttivi , guali ad esempio altoforno o cokeria. Questa tendenza ha il beneficio di ridurre i livelli di emissione di CQ2 da parte dell'intero stabilimento industriale . Ciò si verifica in guanto normalmente i gas di processo generati come sottoprodotti da parte di apparati moderni ed efficienti hanno generalmente poteri calorifici sempre più bassi . Ciò comporta che tali sottoprodotti non possono essere agevolmente impiegati come combustibili in apparati di processo operanti ad alta temperatura . It is also known that guests and large equipment consume a significant amount of thermal energy for their operation. For this reason, the steel industry seeks to replace noble energy sources, such as natural gas, with gases generated as by-products generated with other production equipment, such as blast furnaces or coke ovens. This trend has the benefit of reducing CQ2 emission levels by the entire factory. This occurs as the process gases generated as by-products by modern and efficient apparatuses generally have lower and lower calorific values. This implies that these by-products cannot easily be used as fuels in process apparatuses operating at high temperatures.
Pertanto tali sottoprodotti vengono impiegati con bassa efficienza per la generazione di energia elettrica oppure bruciati in torcia prima di essere rilasciati in atmosfera. Therefore these by-products are used with low efficiency for the generation of electricity or burned in a torch before being released into the atmosphere.
Gli apparati di processo vengono di conseguenza alimentati con combustibili più nobili andando così ad incrementare globalmente le emissioni massiche di C02 da parte dell'intero stabilimento oltre che a far crescere i costi di produzione. Quindi un più efficiente utilizzo dei sottoprodotti all'interno dello stabilimento consente di raggiungere notevoli benefici per l'ambiente e per la redditività della produzione industriale. The process apparatuses are consequently fed with more noble fuels, thus globally increasing the mass emissions of C02 by the entire plant as well as increasing production costs. Therefore, a more efficient use of the by-products within the plant allows to achieve significant benefits for the environment and for the profitability of industrial production.
Da tutte gueste problematiche è scaturita una tendenza, in particolare nel campo della produzione di acciaio, a promuovere l'uso impianti e metodi di combustione rigenerativa con combustibili a basso potere calorifico. Ad esempio per lo sviluppo di tali impianti e metodi si è previsto 1'uso di bruciatori rigenerativi in grado di provvedere al recupero di energia che altrimenti andrebbe persa e di permettere di usare i suddetti combustibili con potere calorifico basso. All these problems have led to a tendency, particularly in the field of steel production, to promote the use of regenerative combustion systems and methods with low calorific value fuels. For example, for the development of such systems and methods, the use of regenerative burners has been envisaged, capable of providing for the recovery of energy that would otherwise be lost and of allowing the aforementioned fuels to be used with low calorific value.
Gli attuali impianti e metodi peraltro non permettono di avere un completo sfruttamento di tali combustibili liberando comungue verso 1' esterno fumi che potrebbero cedere ulteriore calore utilizzabile per implementare ancora di più il risparmio attraverso un impianto e metodi d'uso diversi del sistema di combustione. The current systems and methods, however, do not allow to have a complete exploitation of these fuels by releasing fumes towards the outside which could release further usable heat to further implement savings through a plant and different methods of use of the combustion system.
Scopo generale della presente invenzione è guello di realizzare un impianto e un metodo di combustione rigenerativa con combustibili a basso potere calorifico in grado di risolvere gli inconvenienti sopra citati della tecnica nota in una maniera estremamente semplice, economica e particolarmente funzionale . The general aim of the present invention is to provide a system and a method of regenerative combustion with fuels with low calorific value capable of solving the aforementioned drawbacks of the prior art in an extremely simple, economical and particularly functional way.
Altro scopo della presente invenzione è quello di attuare un impianto e un metodo di combustione rigenerativa con combustibili a basso potere calorifico tecnicamente semplice da condurre e con costi estremamente ridotti e contenuti . Another object of the present invention is to implement a system and a method of regenerative combustion with fuels with low calorific value that are technically simple to operate and with extremely reduced and contained costs.
Altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un impianto in grado di ridurre drasticamente le potenziali emissioni di monossido di carbonio derivanti da un sistema di combustione realizzato con la rigenerazione del combustibile a basso potere calorifico quale ad esempio il gas d'altoforno. Another object of the present invention is that of realizing a plant capable of drastically reducing the potential emissions of carbon monoxide deriving from a combustion system realized with the regeneration of fuel with low calorific value such as blast furnace gas.
Le caratteristiche strutturali e funzionali del presente trovato ed i suoi vantaggi nei confronti della tecnica conosciuta risulteranno ancora più chiari ed evidenti da un esame della descrizione seguente, riferita ai disegni schematici allegati , che mostrano un esempio di attuazione del trovato stesso. Nei disegni: The structural and functional characteristics of the present invention and its advantages with respect to the known art will become even more clear and evident from an examination of the following description, referring to the attached schematic drawings, which show an example of embodiment of the invention. In the drawings:
- la figura 1 è uno schema che mostra una configurazione di un impianto tramite il quale si attua un metodo di combustione rigenerativa con combustibili a basso potere calorifico secondo la presente invenzione ; - figure 1 is a diagram showing a configuration of a plant through which a regenerative combustion method with low calorific value fuels according to the present invention is implemented;
- la figura 2 mostra in una vista ingrandita una parte dell' impianto di figura 1. - figure 2 shows in an enlarged view a part of the system of figure 1.
Con riferimento alle figure viene illustrato un impianto tale da attuare un metodo di combustione rigenerativa con combustibili a basso potere calorifico, impianto e metodo entrambi secondo la presente invenzione. With reference to the figures, a plant is illustrated such as to implement a regenerative combustion method with fuels with low calorific value, both plant and method according to the present invention.
L'impianto dell'invenzione è denominabile come doppio sistema di combustione rigenerativo ed è associato ad un forno o camera di combustione 11 per processi termici ad alta temperatura attorno a 1200-1300 °C, che è dotato di unità rigeneratrici per entrambi i reagenti in gioco ovvero combustibile e comburente . The plant of the invention can be defined as a double regenerative combustion system and is associated with a furnace or combustion chamber 11 for high temperature thermal processes around 1200-1300 ° C, which is equipped with regenerating units for both reactants in game or fuel and combustive.
Al forno o camera di combustione 11, oltre alle usuali linee di alimentazione note per il suo funzionamento corretto, sono inoltre connesse una linea di alimentazione di aria 18 ed una linea di alimentazione di combustibile povero 19 nella maniera che si vedrà in seguito per il trattamento dei fumi in uscita dal forno medesimo. Inoltre è prevista in uscita dal forno 11 una linea di scarico di fumi non rigenerati 20 operativamente collegata ad uno o più scambiatori di calore 16a, 16b, 16c , 16d, ecc. che realizzano un sistema di recupero di calore in cascata operanti ciascuno su un differente intervallo di temperatura . To the furnace or combustion chamber 11, in addition to the usual feed lines known for its correct operation, there are also connected an air feed line 18 and a lean fuel feed line 19 in the manner that will be seen below for the treatment. of the fumes coming out of the oven itself. In addition, an outlet line of non-regenerated fumes 20 is provided at the outlet of the furnace 11 and is operatively connected to one or more heat exchangers 16a, 16b, 16c, 16d, etc. which create a cascade heat recovery system each operating on a different temperature range.
Nell' esempio mostrato e descritto, guali reagenti utilizzati nell'impianto per la attuazione del metodo possono essere usati da un lato aria, proveniente dalla linea di alimentazione di aria 18, e dall'altro lato gas combustibili poveri provenienti dalla linea di alimentazione di combustibile povero 19 , che vengono trattati in preriscaldo in almeno una unità rigeneratrice di aria 12 e rispettivamente in almeno una unità rigeneratrice di combustibile 13 per il loro preriscaldo . Nell'esempio descritto ed illustrato come si rileva si prevedono ulteriori unità rigeneratrici di aria 12 e unità rigeneratrici di combustibile 13 disposte in corrispondenza di successive zone di controllo Ila, llb, Ile, lld, ecc. della camera o forno 11 per attuare il preriscaldo . In the example shown and described, the reagents used in the plant for carrying out the method can be used on the one hand air, coming from the air supply line 18, and on the other side poor combustible gases coming from the fuel supply line. poor 19, which are treated in preheating in at least one air regenerating unit 12 and respectively in at least one fuel regenerating unit 13 for their preheating. In the example described and illustrated as can be seen, further air regenerating units 12 and fuel regenerating units 13 are provided, arranged in correspondence with successive control zones 11a, 11b, 11le, 11d, etc. of the chamber or oven 11 to carry out the preheating.
Ciascuna di guest e unità rigeneratrici 12 e 13 in un impianto dell'invenzione è disposta su un rispettivo condotto fumi di scarico da rigenerare 12e, 13e in uscita dal forno 11 e secondo il metodo dell'invenzione viene fatta funzionare periodicamente e selettivamente in due stati o modalità differenti successivi. Infatti le unità rigeneratrici 12 e 13 sono fatte funzionare in una prima modalità di rigenerazione , prendendo fumi di combusti caldi tramite i condotti 12e, 13e da almeno una zona di controllo Ila della camera 11. Per attuare guesta fase del metodo dell'invenzione l'impianto prevede valvole di rigenerazione fumi 12a e 13a disposte su condotti in uscita da mezzi di rigenerazione 12m e 13m disposti all' interno delle unità rigeneratrici 12 e 13, valvole 12a e 13a che sono disposte su condotti 12f e 13f a valle delle unità rigeneratrici 12 e 13 e che sono entrambe aperte . Nel medesimo stato di rigenerazione il metodo prevede che valvole di rigenerazione di aria 12b e rispettivamente di combustibile 13b, disposte su un rispettivo condotto di alimentazione di aria 18a e condotto di alimentazione di combustibile povero 19a in entrata ai mezzi di rigenerazione 12m e 13m, ma a valle delle unità rigeneratrici 12 e 13, siano rispettivamente entrambe chiuse nell'impianto. Each guest and regenerating units 12 and 13 in a plant of the invention is arranged on a respective flue gas duct to be regenerated 12e, 13e at the outlet of the furnace 11 and according to the method of the invention it is operated periodically and selectively in two states or successive different modes. In fact, the regenerating units 12 and 13 are operated in a first regeneration mode, taking fumes of hot fuels through the ducts 12e, 13e from at least one control area 11a of the chamber 11. To carry out this step of the method of the invention the The plant includes fume regeneration valves 12a and 13a arranged on ducts leaving the regeneration means 12m and 13m arranged inside the regenerating units 12 and 13, valves 12a and 13a which are arranged on ducts 12f and 13f downstream of the regenerating units 12 and 13 and which are both open. In the same state of regeneration, the method provides that air regeneration valves 12b and fuel 13b respectively, arranged on a respective air supply duct 18a and lean fuel supply duct 19a entering the regeneration means 12m and 13m, but downstream of the regenerating units 12 and 13, are respectively both closed in the plant.
Quando invece si attua la fase del metodo in cui le unità rigeneratrici 12 e 13 sono fatte funzionare in modalità di combustione , si preriscaldano i reagenti aria e combustibile facendoli passare attraverso i mezzi di rigenerazione 12m e 13m caldi all'interno delle unità rigeneratrici 12 e 13. Per fare guesto le valvole di rigenerazione fumi 12a e 13a sono entrambe chiuse e le valvole di rigenerazione aria 12b e di rigenerazione del combustibile 13b sono entrambe aperte. On the other hand, when the step of the method is carried out in which the regenerating units 12 and 13 are operated in combustion mode, the air and fuel reactants are preheated by passing them through the hot regeneration means 12m and 13m inside the regenerating units 12 and 13. To do this, the flue gas regeneration valves 12a and 13a are both closed and the air regeneration 12b and fuel regeneration 13b valves are both open.
Durante la modalità di rigenerazione citata, i mezzi di rigenerazione 12m e 13m entro le unità rigeneratrici 12 e 13 in precedenza erano stati preriscaldati ad una temperatura leggermente più bassa (ad esempio 120 0°C) rispetto alla temperatura fumi uscenti dall'interno della zona di controllo Ila della camera 11 (ad esempio 1250 °C). During the aforementioned regeneration mode, the regeneration means 12m and 13m within the regeneration units 12 and 13 had previously been preheated to a slightly lower temperature (e.g. 120 0 ° C) than the temperature of the fumes exiting from inside the zone control 11a of chamber 11 (for example 1250 ° C).
I fumi escono dalle unità rigeneratrici 12 e 13 passando attraverso le valvole di rigenerazione fumi 12a e 12b ad una temperatura molto più bassa (ad esempio circa 200°C) rispetto alla temperatura di processo all'interno della zona di controllo Ila della camera 11. The fumes leave the regeneration units 12 and 13 passing through the fumes regeneration valves 12a and 12b at a much lower temperature (for example about 200 ° C) than the process temperature inside the control area 11a of the chamber 11.
Questa temperatura è opportunamente limitata dall'essere troppo bassa per evitare la condensazione di sostanze acide che limiterebbe la vita delle valvole sopra citate. Durante la modalità di combustione i mezzi di rigenerazione 12m e 13m precedentemente preriscaldati nella precedente modalità di rigenerazione scambiano la loro energia interna con il rispettivo reagente (aria e combustibile) che viene fatto attraversare tali mezzi di rigenerazione 12m e 13m prima di rientrare nella specifica zona di controllo del forno 11 ed essere portati in combustione . This temperature is suitably limited by being too low to avoid the condensation of acid substances which would limit the life of the valves mentioned above. During the combustion mode, the regeneration means 12m and 13m previously preheated in the previous regeneration mode exchange their internal energy with the respective reagent (air and fuel) which is passed through these 12m and 13m regeneration means before returning to the specific zone control of the furnace 11 and be brought into combustion.
Si deve notare che durante la modalità di rigenerazione i fumi in uscita dalle unità rigeneratrici dell'aria 12 hanno la medesima composizione dei fumi all'interno della camera 11 con un lieve aumento della concentrazione delle specie chimiche all 'interno dell'aria di combustione . Diversamente i fumi in uscita dalle unità rigeneratrici del combustibile 13 si vengono a mescolare con una piccola guantità di combustibile che rimane all' interno di zone di volume morto dell 'unità rigeneratrice 13 e della valvola di rigenerazione del combustibile 13b durante il tempo necessario alla commutazione dello stato da combustione allo stato di rigenerazione . Ciò significa che i fumi o gas di scarico che fuoriescono attraverso la valvola di rigenerazione fumi 13a vengono così a contenere una certa guantità di combustibile in funzione sia del tempo di commutazione tra le modalità di rigenerazione e di combustione e sia del volume delle zone morte ove tale combustibile può annidarsi . Questa guantità di combustibile non essendo usata corrisponderebbe ad una perdita di energia dal sistema, nonché ad un rischio per la sicurezza e per 1'ambiente in cui dovrebbe essere immessa. It should be noted that during the regeneration mode the fumes leaving the air regenerating units 12 have the same composition as the fumes inside the chamber 11 with a slight increase in the concentration of chemical species inside the combustion air. Otherwise, the fumes leaving the fuel regenerating units 13 are mixed with a small amount of fuel which remains inside the dead volume areas of the regenerating unit 13 and of the fuel regeneration valve 13b during the time necessary for switching. of the state from combustion to the state of regeneration. This means that the fumes or exhaust gases that come out through the fumes regeneration valve 13a thus contain a certain amount of fuel as a function of both the switching time between the regeneration and combustion modes and the volume of the dead zones where such fuel can lurk. Not being used this fuel glove would correspond to a loss of energy from the system, as well as a risk for safety and for the environment in which it should be introduced.
Tale guantità di combustibile può essere tendenzialmente nulla guaior a i parametri di progetto guali ad esempio il tempo di commutazione ed il volume delle zone morte siano sufficientemente piccoli . Tuttavia tali parametri sono anche funzione della taglia del bruciatore che in genere deriva da considerazioni di natura tecnica ed economica . Said fuel deficiency may tend to be zero for the design parameters such as for example the switching time and the volume of the dead zones are sufficiently small. However, these parameters are also a function of the burner size which generally derives from technical and economic considerations.
Al fine di limitare il più possibile il rischio appena indicato, secondo 1'impianto e il metodo della presente invenzione viene prevista e fatta funzionare una unità di post-combustione 14 disposta sul percorso di fumi rigenerati in uscita dalle unità rigeneratrici del combustibile 13 di cui si è appena discusso. In order to limit as much as possible the risk just indicated, according to the system and the method of the present invention, a post-combustion unit 14 is provided and operated on the path of regenerated fumes leaving the fuel regenerating units 13 of which has just been discussed.
Si rileva dungue come secondo 1'invenzione guesta unità di post-combustione 14 viene alimentata in primo luogo con tutti o almeno una parte dei fumi rigenerati provenienti dalla valvola di rigenerazione fumi 13a disposta sul condotto 13 f in uscita dalla unità rigeneratrice del combustibile 13. In secondo luogo 1'unità di post-combustione 14 è alimentata con una quantità di aria proveniente da una valvola 14c, collocata sulla linea di alimentazione di aria 18, e disposta in ingresso alla unità di post-combustione 14. Inoltre può essere necessario un flusso di una certa quantità di combustibile alimentato da una valvola 13c della linea di alimentazione di combustibile povero 19 per completare 1'ossidazione dei fumi rigenerati provenienti dalla valvola di rigenerazione fumi 13a all'interno dell'unità di post-combustione 14. According to the invention, it can be seen that according to the invention this post-combustion unit 14 is first supplied with all or at least part of the regenerated fumes coming from the fumes regeneration valve 13a arranged on the duct 13 f leaving the fuel regenerating unit 13. Secondly, the post-combustion unit 14 is fed with a quantity of air coming from a valve 14c, located on the air supply line 18, and arranged at the inlet of the post-combustion unit 14. Furthermore, a flow of a certain quantity of fuel fed by a valve 13c of the lean fuel supply line 19 to complete the oxidation of the regenerated fumes coming from the fumes regeneration valve 13a inside the post-combustion unit 14.
La disposizione di una unità di post-combustione 14 secondo 1' invenzione è così tale da eliminare quella parte di combustibile contenuta nei fumi rigenerati fuoriuscenti dalla unità rigeneratrice del combustibile 13 a causa del passaggio continuo tra le modalità di rigenerazione e combustione. The arrangement of a post-combustion unit 14 according to the invention is such as to eliminate that part of fuel contained in the regenerated fumes coming out of the fuel regenerating unit 13 due to the continuous passage between the regeneration and combustion modes.
I fumi così ossidati che escono dalla unità di postcombustione 14 attraverso una tubazione di uscita 14d hanno una temperatura superiore a quella del loro stato di ingresso quando erano passati per una valvola dei fumi 14a grazie al processo di ossidazione esotermica all 'interno dell'unità di post-combustione 14. The fumes thus oxidized that leave the post-combustion unit 14 through an outlet pipe 14d have a temperature higher than that of their inlet state when they passed through a smoke valve 14a thanks to the exothermic oxidation process inside the unit. post-combustion 14.
L'entalpia nei fumi trattati in uscita nella tubazione di uscita 14d risultante dal processo di ossidazione all'interno dell'unità di post-combustione 14 può essere recuperata attraverso uno scambiatore di calore 16c ad essa connesso e facente parte del gruppo di recupero di calore sopra citato. E' da ricordare che la frazione non rigenerata dei fumi avviata nella linea di scarico di fumi non rigenerati 20 è a volte necessaria per controllare la pressione nella camera di combustione 11. Tale frazione di fumi è di solito a temperatura elevata e la sua entalpia può essere recuperata soltanto mediante i suddetti scambiatori di calore realizzati in materiali speciali . Inoltre è anche da notare che la portata associata al flusso di fumi nella linea di scarico di fumi non rigenerati 20 in uscita dal forno 11 è di solito una piccola frazione della portata dei fumi rigenerati elaborata attraverso le unità rigeneratrici 12 e 13 e guindi una piccola guantità di entalpia è associata ad essa . The enthalpy in the treated fumes leaving the outlet pipe 14d resulting from the oxidation process inside the post-combustion unit 14 can be recovered through a heat exchanger 16c connected to it and forming part of the heat recovery unit aforementioned. It should be remembered that the non-regenerated fraction of the fumes sent into the discharge line of non-regenerated fumes 20 is sometimes necessary to control the pressure in the combustion chamber 11. This fraction of fumes is usually at a high temperature and its enthalpy can be recovered only by means of the aforementioned heat exchangers made of special materials. Furthermore, it should also be noted that the flow rate associated with the flue gas flow in the non-regenerated flue gas discharge line 20 leaving the furnace 11 is usually a small fraction of the regenerated flue gas flow rate processed through the regenerating units 12 and 13 and therefore a small enthalpy is associated with it.
Pertanto miscelando la portata in uscita nella linea di scarico di fumi non rigenerati 20 con la portata dei fumi ossidati nella tubazione di uscita 14d dall'unità di post-combustione 14 ne risulterà una portata più grande in una tubazione 2Ob a temperature medie. Poiché la sua temperatura è intermedia tra guella presente nei flussi di fumi delle tubazioni 14d e 20 può essere adottato come scambiatore di calore 16c uno scambiatore di calore standard. Therefore, mixing the output flow in the non-regenerated flue gas discharge line 20 with the oxidized flue gas flow rate in the outlet pipe 14d from the post-combustion unit 14 will result in a larger flow rate in a pipe 2Ob at medium temperatures. Since its temperature is intermediate between that present in the flue gas flows of the pipes 14d and 20, a standard heat exchanger can be adopted as the heat exchanger 16c.
Tale scambiatore di calore 16c è collegato dall'altro lato a un sistema di recupero di calore generico o un sistema ORC (Organic Rankine Cycle) o ad un sistema di cogenerazione, schematizzabile in 17 , con ulteriore recupero di calore. Said heat exchanger 16c is connected on the other side to a generic heat recovery system or to an ORC (Organic Rankine Cycle) system or to a cogeneration system, schematized in 17, with further heat recovery.
Poiché può essere possibile elaborare solo una porzione di fumi rigenerati provenienti dalla unità rigeneratrice del combustibile 13 attraverso la valvola dei fumi 14a verso l'unità di post-combustione 14 , una porzione restante di tali fumi può essere avviata tramite una valvola 14b disposta su una tubazione 14k per essere eventualmente mescolata a valle dello scambiatore di calore 16c con fumi di scarico raffreddati di tale scambiatore di calore 16c avente temperatura simile . Questo assicura nessuna o limitata riduzione di efficienza per il processo di recupero di calore. Since it may be possible to process only a portion of the regenerated fumes coming from the fuel regenerating unit 13 through the fumes valve 14a to the post-combustion unit 14, a remaining portion of these fumes can be started by means of a valve 14b arranged on a pipe 14k to be possibly mixed downstream of the heat exchanger 16c with the cooled exhaust fumes of this heat exchanger 16c having a similar temperature. This ensures no or limited reduction in efficiency for the heat recovery process.
Questo flusso di fumi di scarico non ossidati può essere eventualmente miscelato con un flusso di fumi che rappresenta una parte o la totalità dei fumi rigenerati che passano dalla valvola 12a in uscita dalle unità rigeneratrici dell'aria 12. Questo flusso di fumi fatto passare per una valvola 12d è di solito alla stessa temperatura dei fumi rigenerati dalle unità rigeneratrici di combustibile 13. Inoltre, se il volume morto sopra citato che contiene gualche frazione di combustibile è sufficientemente piccolo da miscelare il flusso di fumi non ossidati non passanti per la valvola 14a e che giungono verso la valvola 14b con il flusso dei fumi o gas di scarico passanti per la valvola 12d si fornisce un mezzo per ridurre concentrazioni di specie combustibile ad una misura tale che non rappresentano alcun rischio per la sicurezza o per 1'ambiente. This flow of non-oxidized exhaust fumes can possibly be mixed with a flow of fumes which represents a part or all of the regenerated fumes that pass from the valve 12a leaving the air regenerating units 12. This flow of fumes passed through a valve 12d is usually at the same temperature as the fumes regenerated by the fuel regenerating units 13. Furthermore, if the dead volume mentioned above containing some fuel fraction is small enough to mix the flow of non-oxidized fumes not passing through the valve 14a and which reach the valve 14b with the flow of fumes or exhaust gases passing through the valve 12d, a means is provided for reducing concentrations of combustible species to such an extent that they do not represent any risk for safety or for the environment.
Il flusso di fumi o gas di scarico che giunge ad una tubazione 2 Oc a valle dello scambiatore di calore 16c, eventualmente ottenuto mescolando i fumi immessi ed elaborati dallo scambiatore di calore 16c con il flusso dei fumi o gas di scarico non ossidati provenienti dalla valvola 14b e dalla valvola 12d può essere ulteriormente elaborato in un secondo scambiatore di calore 16d posto a valle del primo scambiatore 16c. The flow of fumes or exhaust gases that reaches a pipe 2 Oc downstream of the heat exchanger 16c, possibly obtained by mixing the fumes introduced and processed by the heat exchanger 16c with the flow of non-oxidized fumes or exhaust gases coming from the valve 14b and from the valve 12d it can be further processed in a second heat exchanger 16d located downstream of the first exchanger 16c.
Anche guest 'ultimo scambiatore 16d può essere collegato allo stesso o un altro sistema di recupero 17 come detto in precedenza per lo scambiatore di calore 16c. Also guest 'last exchanger 16d can be connected to the same or another recovery system 17 as previously mentioned for the heat exchanger 16c.
Infine il flusso di fumi trattati uscente dallo scambiatore 16d da una tubazione 2Od viene guindi inviato ad un camino o ad un impianto post-trattamento fumi . Altre unità di scambiatore di calore 16a e 16b possono essere installate a monte dell'uscita della tubazione di uscita 14d dalla unità di post-combustione 14. Finally, the flow of treated fumes leaving the exchanger 16d from a pipe 2Od is then sent to a chimney or to a fumes post-treatment plant. Other heat exchanger units 16a and 16b can be installed upstream of the outlet of the outlet pipe 14d from the post-combustion unit 14.
In particolare è richiesto un primo scambiatore di calore 16a se il recupero di calore dai gas di scarico non rigenerati provenienti dalla linea 20 è effettivamente realizzabile dal punto di vista tecnico ed economico. Esso è collegato allo stesso o un altro sistema di recupero di calore guale gli scambiatori di calore citati 16c e 16d. Un secondo scambiatore di calore 16b può essere installato se il flusso di fumi o gas di scarico che giunge ad una valvola 12c che rappresenta una parte o la totalità dei gas di scarico rigenerati dalle unità rigeneratrici dell'aria 12 è ad una temperatura superiore a guella dei fumi ossidati fuoriuscenti dalla tubazione 14d dalla unità di post-combustione 14. In particular, a first heat exchanger 16a is required if the recovery of heat from the non-regenerated exhaust gases coming from the line 20 is actually feasible from a technical and economic point of view. It is connected to the same or another heat recovery system such as the aforementioned heat exchangers 16c and 16d. A second heat exchanger 16b can be installed if the flow of fumes or exhaust gases reaching a valve 12c which represents part or all of the exhaust gases regenerated by the air regenerating units 12 is at a temperature higher than that of the oxidized fumes coming out of the pipe 14d from the post-combustion unit 14.
Alternativamente lo scambiatore di calore 16b può essere installato al posto dello scambiatore di calore 16a guando il flusso di gas di scarico non rigenerati che giungono dalla linea 20 è a temperature così poco elevate che non è possibile nessun recupero di calore tecnicamente o economicamente fattibile. In guesti casi è eventualmente necessario che ai gas di scarico che giungono alla valvola 12c dalle unità rigeneratrici d'aria 12 siano miscelati gas di scarico o fumi non rigenerati provenienti dalla linea 20 al fine di limitare la temperatura del fluido caldo in una tubazione di ingresso 2Qa allo scambiatore di calore 16b. Alternatively, the heat exchanger 16b can be installed in place of the heat exchanger 16a as the flow of non-regenerated exhaust gases arriving from line 20 is at such low temperatures that no technically or economically feasible heat recovery is possible. In these cases it is possibly necessary that the exhaust gases arriving at the valve 12c from the air regenerating units 12 be mixed with non-regenerated exhaust gases or fumes coming from the line 20 in order to limit the temperature of the hot fluid in an inlet pipe. 2Qa to the heat exchanger 16b.
E' naturale che il doppio sistema di combustione rigenerativo descritto in precedenza può comprendere tutte o alcune delle varie disposizioni o apparecchiature descritte . La soluzione finale dipende dalla analisi tecnica ed economica delle condizioni di impianto specifiche guali la disponibilità di sistemi di recupero del calore, dal tipo di combustibile , dalle dimensioni dell 'impianto, dalle eventuali utenze limitrofe e così via. It is natural that the dual regenerative combustion system described above may comprise all or some of the various arrangements or apparatuses described. The final solution depends on the technical and economic analysis of the specific system conditions such as the availability of heat recovery systems, the type of fuel, the size of the system, any neighboring users and so on.
Si è così visto come con un impianto e un metodo definiti a doppia combustione rigenerativa si è in grado di consentire l'utilizzo di combustibili a molto basso potere calorifico nei processi termici ad alta temperatura con evidenti vantaggi economici e operativi, nonché di diminuzione dell'inguinamento . It has thus been seen how with a system and a method defined as double regenerative combustion it is possible to allow the use of fuels with very low calorific value in high temperature thermal processes with evident economic and operational advantages, as well as a reduction in inguination.
Ciò si ottiene preriscaldando entrambi i reagenti mediante unità di rigenerazione , che consentono di raggiungere temperature di preriscaldamento di circa 100°C inferiore alla temperatura di processo . Questo significa che i gas combusti o fumi elaborati da guesto impianto di rigenerazione collegato ad una camera a 1250°C all'uscita dell' impianto sono a meno di 200°C. Naturalmente , le forme della struttura per la realizzazione di un impianto e un metodo dell'invenzione possono essere diverse da guelle mostrate a solo titolo di esempio non limitativo nei disegni, come pure diversi possono essere i materiali e le modalità di assemblaggio. E' così conseguito lo scopo menzionato al preambolo della descrizione . This is achieved by preheating both reagents by means of regeneration units, which allow preheating temperatures of approximately 100 ° C below the process temperature to be reached. This means that the burnt gases or fumes processed by this regeneration plant connected to a chamber at 1250 ° C at the outlet of the plant are less than 200 ° C. Naturally, the shapes of the structure for the realization of a plant and a method of the invention can be different from those shown only by way of non-limiting example in the drawings, as well as the materials and the assembly methods can be different. The purpose mentioned in the preamble of the description is thus achieved.
L'ambito di tutela della presente invenzione è definito dalle rivendicazioni allegate . The scope of protection of the present invention is defined by the attached claims.
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